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DE2652771B2 - Three-chamber electrolysis cell and process for the electrolysis of salts in it - Google Patents
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DE2652771B2 - Three-chamber electrolysis cell and process for the electrolysis of salts in it - Google Patents

Three-chamber electrolysis cell and process for the electrolysis of salts in it

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DE2652771B2 DE2652771A DE2652771A DE2652771B2 DE 2652771 B2 DE2652771 B2 DE 2652771B2 DE 2652771 A DE2652771 A DE 2652771A DE 2652771 A DE2652771 A DE 2652771A DE 2652771 B2 DE2652771 B2 DE 2652771B2
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Makoto Fukuda
Yoshikazu Kokubu
Naohiro Murayama
Teruo Sakagami
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Abstract

PURPOSE:To obtain 30 - 50% caustic alkali with highccurrent efficiency by using an electolysis bath whose cathode, anode and middle rooms are respectively separated by the specified cation exchange membrane. The caustic alkali content in the middle room is controlled to keep the value between 10 and 28%.

Description

R1 R 1

C-CFR2 C-CFR 2

X für Fluor, Chlor, Wasserstoff oder Trifluormethyl, ' X1 für X oder CF3 (CF2),, wobei q=0 oderX for fluorine, chlorine, hydrogen or trifluoromethyl, 'X 1 for X or CF 3 (CF 2 ) ,, where q = 0 or

eine ganze Zahl von 1 -5 ist, bedeuten.is an integer from 1 -5, mean.

7. Elektrolysezelle nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Membran (B) eine Wasser-Penetration von 3 g/A · h oder weniger und eine Hydroxylionen-Penetration von 0,4 g/A · h oder7. Electrolysis cell according to claim 1 to 6, characterized in that the membrane (B) has a water penetration of 3 g / A · h or less and a hydroxyl ion penetration of 0.4 g / A · h or

ίο weniger aufweistίο has less

8. Verfahren zur Elektrolyse von Salzen in Dreikammerelektrolysezellen gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß man in die Anodenkammer (1) durch den Einlaß (6) eine8. A method for the electrolysis of salts in three-chamber electrolysis cells according to claim 1 to 7, characterized in that one enters the anode chamber (1) through the inlet (6)

konzentrierte wäßrige Alkalihalogenidlösung kontinuierlich einführt und aus dem Auslaß (7) eine verdünnte wäßrige Alkalihalogenidlösung kontinuierlich abzieht die mit den durch die Meobran (A) hindurchgehenden Alkaliionen in der Zwischenkamcontinuously introduces concentrated aqueous alkali halide solution and from outlet (7) a dilute aqueous alkali halide solution continuously withdraws the alkali ions in the intermediate chamber with the alkali ions passing through the Meobran (A) mer (2) gebildete wäßrige Alkalihydroxydlösung auf eine Konzentration im Bereich von !0 bis 20 Gew.-% einstellt und in gewünschter Weise Produktlösung aus dem an der Zwischenkammer (2) vorhandenen Auslaß abzieht, die mit den durch diemer (2) formed aqueous alkali metal hydroxide solution adjusts a concentration in the range from! 0 to 20% by weight and in a desired manner Product solution is withdrawn from the outlet on the intermediate chamber (2), which with the through the Membran (B) hindurchgehenden Alkaliionen in der Kathodenkammer (3) gebildete wäßrige Alkalihydroxydlösung ai;f eine Konzentration von 30 bis 50 Gew.-% einstellt und diese Produktlösung durch den Auslaß (10) aus der Kathodenkammer (3) abziehtMembrane (B) through alkali ions in the cathode chamber (3) formed aqueous alkali hydroxide solution ai; f sets a concentration of 30 to 50 wt .-% and this product solution is withdrawn through the outlet (10) from the cathode chamber (3)

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß man wäßrige Hydroxydlösung der Konzentration von 10 bis 20 Gew.-% aus der Zwischenkammer (2) durch das Verbindungsrohr (9) in die Kathodenkammer (3) einführt9. The method according to claim 8, characterized in that the aqueous hydroxide solution Concentration of 10 to 20% by weight from the intermediate chamber (2) through the connecting pipe (9) introduces into the cathode chamber (3)

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß man in die Zwischenkammer (2) durch den Einlaß (8) Wasser oder verdünnte wäßrige Alkalihydroxydlösung einleitet10. The method according to claim 8, characterized in that one in the intermediate chamber (2) through the inlet (8) introduces water or dilute aqueous alkali hydroxide solution

SO3H -JCXX1-CFR3]-SO 3 H -JCXX 1 -CFR 3 ] -

(ü)(ü)

worinwherein

Ri-R? für Fluor- oder Perfluoralkyl-Reste mit Ci-Ci0,Ri-R? for fluorine or perfluoroalkyl radicals with Ci-Ci 0 ,

Y für einen Perfluoralkyl-Rcst von C1 - Cio, /n=0,1,2oder3,n=0o'W l.p=0oder 1,Y for a perfluoroalkyl radical of C 1 - Cio, / n = 0, 1, 2 or 3, n = 0o'W lp = 0 or 1,

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dreikammerelektrolysezelle mit Ionenaustauschermembran als Dia-The invention relates to a three-chamber electrolysis cell with an ion exchange membrane as a Dia- phragma und betrifft »uch ein Verfahren zur E'ektrolysephrase and also relates to a process for electrolysis von Salzen in derartigen Drcikammerelektrolysezellen.of salts in such pressure chamber electrolysis cells.

Es ist bekannt; zur Elektrolyse von wäßrigenIt is known; for the electrolysis of aqueous Alkalihalogenidlösungen ZweikammerelektrolysezellenAlkali halide solutions two-chamber electrolysis cells

mit selektiv permeablen lonenaustauschermembranenwith selectively permeable ion exchange membranes

w als Diaphragmen zu verwenden (z. B. DE-OS 19 41 847 und DE-OS 22 51660).w to be used as diaphragms (e.g. DE-OS 19 41 847 and DE-OS 22 51660).

Bekanntermaßen kann dabei die zwischen den bei den Kammern angeordnete Membran einstückig und einheitlich aus einem fluor-enthaltenden IonenaustauAs is known, the membrane arranged between the chambers and in one piece uniformly from a fluorine-containing ion exchange scherharz bestehen (DE-OS 22 51 660) oder in FormShear resin exist (DE-OS 22 51 660) or in the form eines Laminats aus fluor-enthaltendem Austauscherharza laminate of fluorine-containing exchange resin und einer verstärkenden fluor-freien Folie vorliegenand a reinforcing fluorine-free sheet (DE-OS 19 41 847).(DE-OS 19 41 847).

Trotz der relativ guten Selektivität dieser bekanntenDespite the relatively good selectivity of these known

Ionenaustauschermembranen sind die elektrochemischen Eigenschäften nicht befriedigend, denn es hat sich gezeigt daß der Wirkungsgrad des Stromes mit Erhöhung der Alkalikonzentration in der Kathodenkammer merklich verringert wird. Selbst wenn man sehrIon exchange membranes are the electrochemical properties unsatisfactory, because it has has shown that the efficiency of the current is markedly reduced with an increase in the alkali concentration in the cathode chamber. Even if you are very gute Membranen verwendet, die einen Wirkungsgrad von 80% odei mohr bei einer Alkalikonzentration in der Kathodenkammer von 20% oder weniger liefern, geht der Wirkungsgrad häufig auf 50% oder weniger zurück.good membranes are used, which have an efficiency of 80% or an alkali concentration in the Deliver cathode chambers of 20% or less, the efficiency often drops to 50% or less.

wenn die AJkalikonzentration auf 30% oder höher ansteigtwhen the alkali concentration is 30% or higher increases

Um diesen Nachteil zu verringern, sind bereits Mehrkammerelektrolysezellen bekannt geworden, die eine oder mehrere Zwischenkammern zwischen der Anoden und der Kathodenkammer aufweisen. Eine bekannte Dreikammerelektrolysenzelle (US-PS 30 57 794, Fig. 2) enthält zwischen der Anodenkammer und der Zwisrhenkamrner ein aus einem lonenaustauscherharz bestehendes Diaphragma, und zwischen der Kathodenkammer und der Zwischenkammer befindet sich ein aus Asbest bestehendes Diaphragma. Die Elektrolysebedingungen und die Verfahrensleistung für das dort beschriebene Verfahren werden, soweit die Membraneigenschaften in Betracht gezogen werden, ausschließlich durch die Austauschermembran zwischen der Anodenkammer und der Zwischenkammer beeinflußt Wenn die Zwischenkammer sowohl gegen die Anodenkammer als auch gegen die Kathodenkammer durch Ionenaustauschermembranen abgegrenzt ist und der Unterschied in den Alkaühydroxidkonzeritratior.en zwischen benachbarten Kammern so gering wie möglich gehalten wird, IaBt sich die sonst auftretende Verminderung des Stromwirkungsgrades zwar vermeiden, aber es muß entsprechend dem vergrößerten Abstand zwischen den Elektroden eine entsprechend erhöhte Spannung angelegt werden, insbesondere dann, wenn die Anzahl der Zwischenkammern erhöht wird mit dem Ziel, die Konzentrationsunterschiede in den Kammern zwecks Verbesserung des Wirkungsgrades möglichst klein zu halten.In order to reduce this disadvantage, multi-chamber electrolysis cells have already become known which have one or more intermediate chambers between the anode and the cathode chamber. One known three-chamber electrolysis cell (US-PS 30 57 794, Fig. 2) contains between the anode chamber and the intermediate chamber made of an ion exchange resin existing diaphragm, and located between the cathode chamber and the intermediate chamber a diaphragm made of asbestos. The electrolysis conditions and process performance for the procedure described there, insofar as the membrane properties are taken into account, exclusively through the exchange membrane between the anode chamber and the intermediate chamber when the intermediate chamber both against the The anode chamber and the cathode chamber is delimited by ion exchange membranes and the difference in alkali hydroxide concentrations between adjacent chambers is kept as small as possible, the otherwise occurring Avoid reducing the current efficiency, but it must correspond to the increased A correspondingly increased voltage is applied to the distance between the electrodes, in particular when if the number of intermediate chambers is increased with the aim of reducing the concentration differences in the To keep chambers as small as possible in order to improve the efficiency.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrolysezelle zu schaffen, die mit einer geringstmöglichen Anzahl von Zwischenkammern eine größtmögliche Stromausbeute bringt und ein mit hohem Wirkungsgrad arbeitendes Verfahren zu schaffen, mit welchem sich eine wäßrige Alkalilösung hoher Konzentration in einer Dreikammerelektrolysezelle mit Austauschermembran als Diaphragma zwischen den Kammern herstt ;len läßtThe invention is based on the object of creating an electrolytic cell that has the lowest possible Number of intermediate chambers brings the greatest possible current yield and one with a high Efficiency working method to create with which an aqueous alkali solution of high concentration in a three-chamber electrolysis cell with an exchange membrane as a diaphragm between the chambers made; len lets

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß so gelöst, daß zwischen der Anodenkammer und der Zwischenkammer eine Membran aus einem fluor-enthaltenden Ionenaustauscherharz, die widerstandsfähig ist gegenüber gasförmigem Chlor und kaustischem Alkali und einen Stnjmwirkungsgrad von mei.r als 80% hat, und zwischen der Zwischenkammer und der Kathodenkammer eine Membran aus als hauptsächliche Ionenaustauscherreste phenolische Ankergruppen aufweisendem Austauscherharz, die beständig ist gegenüber wäßriger Alkalihydroxidlösung, einen niedrigen elektrischen Widerstand in wäßriger Alkalihydroxidlösung und eine selektive Penetration für Alkaliionen sowie eine mäßige Penetration für Wasser und Hydroxylionen hat, angeordnet sind, und daß zusätzlich zu einem Einlaß für gesättigte Salzlösung und einem Auslaß für verdünnte Salzlösung in der Anodenkammer sowie einem Auslaß für den Produktstrom an der Kathodenkammer die Zwischenkammer mit einem Auslaß für verdünnte Produktlösung ausgebildet ist. Dabei kann es zweckmä-Big sein, daß der Auslaß aus der Zwischenkammer als in die Kathodenkammer führendes Verbindungsrohr ausgebildet ist.According to the invention, this object is achieved in such a way that between the anode chamber and the intermediate chamber a membrane made of a fluorine-containing ion exchange resin which is resistant to gaseous chlorine and caustic alkali and a thermal efficiency of more than 80%, and Between the intermediate chamber and the cathode chamber, a membrane is used as the main ion exchange residue Exchange resin containing phenolic anchor groups, which is resistant to water Alkali hydroxide solution, a low electrical resistance in aqueous alkali hydroxide solution and a has selective penetration for alkali ions and moderate penetration for water and hydroxyl ions, are arranged, and that in addition to an inlet for saturated saline and an outlet for dilute Saline solution in the anode chamber and an outlet for the product flow at the cathode chamber Intermediate chamber is formed with an outlet for dilute product solution. It can be expedient be that the outlet from the intermediate chamber is designed as a connecting tube leading into the cathode chamber is.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Elektrolyse von Salzen in einer solchen Elektrolysenzelle ist dadurch gekennzeichnet, daß man in die Anodenkammer durch den Einlad eine konzentrierte wäßrige Alkalihalogenidlösung kontinuierlich einführt, und aus dem Auslaß eine verdünnte wäßrige Alkalihalogenidlösung kontinuierlich abzieht die mit Jen durch die Membran hindurchgehenden Alkaliionen in der Zwischenkammer gebildete wäßrige Alkalihydroxidlösung auf eine Konzentration im Bereich von 10 bis 20 Gew.-% einstellt und in gewünschter Weise Produktlösung aus dem an der Zwischenkammer vorhandenen Auslaß abzieht die mit den durch die Membran hindurchgehenden Alkaliionen in der KathodenkammerThe method according to the invention for the electrolysis of salts in such an electrolysis cell is characterized in that one in the anode chamber through the invitation a concentrated aqueous Continuously introduces alkali halide solution, and from the outlet a dilute aqueous alkali halide solution continuously withdraws the alkali ions passing through the membrane with Jen in the intermediate chamber aqueous alkali metal hydroxide solution formed to a concentration in the range from 10 to 20 Wt .-% adjusts and in the desired manner product solution from that present in the intermediate chamber The outlet withdraws the alkali ions which have passed through the membrane in the cathode chamber

ίο gebildete wäßrige Alkalihydroxidlösung auf eine Konzentration von 30 bis 50 Gew.-% einstellt und diese Produktlösung durch den an der Kathodenkammer vorhandenen Auslaß abzieht Man kann dabei gewünschtenfalls die aus der Zwischenkammer abgezoge-ίο formed aqueous alkali metal hydroxide solution to a concentration adjusts from 30 to 50 wt .-% and this product solution through the at the cathode chamber The existing outlet can be withdrawn if desired.

ne Produktlösung durch das Verbindungsrohr in die Kathodenkammer einführen, und man kann, was vorteilhaft sein kann, Wasser oder verdünnte wäßrige Alkalihydroxidlösung in die Zwischenkammer einführen, zwecks Einstellung der gewünschten Konzentration der darin vorhandenen Alkalihydrc:;dlösung; dazu ist die Zwischenkammer zweckmäßig mi: einem gesonderten Einlaß ausgerüstetIntroduce a product solution through the connecting pipe into the cathode chamber, and you can do what it may be advantageous to introduce water or a dilute aqueous alkali metal hydroxide solution into the intermediate chamber, for the purpose of setting the desired concentration of the alkali metal present therein: d solution; is to the intermediate chamber expediently with: a separate one Equipped inlet

Die Erfindung sieht also vor, das Elektrolyseverfahren in einer Mehrkammerelektrolysenzelle dadurch zu verbessern, daß in der Zwischenkammer gebildete Alkalihydroxidlösung aus der Zwischenkammer gesondert abgezogen und teilweise oder vollständig in die Kathodenkammer übergeführt und mit der darin gebildeten Alkalihydroxidlösung vermischt wird.The invention thus provides for the electrolysis process in a multi-chamber electrolysis cell improve that the alkali metal hydroxide solution formed in the intermediate chamber is separated from the intermediate chamber withdrawn and partially or completely transferred into the cathode chamber and with the therein formed alkali hydroxide solution is mixed.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert Die Zeichnungsfigur zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Dreikammerelektrolysezelle.
Diese Elektrolysezelle besteht aus einer Anodenkammer 1, einer Zwischenkammer 2 und einer Kathodenkammer 3, die in Reihe angeordnet sind. Die Anodenkammer 1 ist durch die Ionenaustauschermembran A von der Zwischenkammer 2 und die Zwvschenkammer 2 durch die Ionenaustauschermembran B von der Kathodenkammer 3 getrennt. In der Anodenkamme" 1 ist eine Anode 4 und in der Kathodenkammer 3 eine Kathode 5 fest angeordnet
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, for example. The drawing shows schematically a three-chamber electrolysis cell according to the invention.
This electrolytic cell consists of an anode chamber 1, an intermediate chamber 2 and a cathode chamber 3, which are arranged in series. The anode chamber 1 is separated from the intermediate chamber 2 by the ion exchange membrane A and the intermediate chamber 2 is separated from the cathode chamber 3 by the ion exchange membrane B. An anode 4 is fixedly arranged in the anode chamber 1 and a cathode 5 is fixedly arranged in the cathode chamber 3

Durch einen Einlaß 6 wird gesättigte Salzlösung der Anodenkammer 1 zugeführt, und durch einen Auslaß 7 verdünnte Lösung daraus abgezogen.Saturated saline solution is supplied to the anode chamber 1 through an inlet 6 and through an outlet 7 diluted solution withdrawn from it.

In die Zwischenkammer 2 kann durch einen Einlaß 8 Wasser oder verdünnte Alkalilösung zugeführt werden. Durch ein Verbindungsrohr 9 zwischen der Zwischenkammer 2 und der Kathodenkammer 3 kann in der Zwischenkammer gebildete Alkalilösung in die Kathodenkammer übergeleitet werden. Gewünschtenfalls kann in der Zwischenkammer 2 gebildete Alkalilösung auch direkt durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Auslaß als Produktlösung abgezogen werden.Water or a dilute alkali solution can be fed into the intermediate chamber 2 through an inlet 8. Through a connecting pipe 9 between the intermediate chamber 2 and the cathode chamber 3 can in the Intermediate chamber formed alkali solution are passed into the cathode chamber. If so desired can not be formed in the intermediate chamber 2 alkali solution directly by one in the drawing outlet shown can be deducted as a product solution.

Die in der Kathodenkammer 3 befindliche konzentrierte Alkalilösung wird durch einen Auslaß 10 als Produkt entnommen.
Unter der Vorai..ssetzung, daß die Betriebsbedingun-
The concentrated alkali solution located in the cathode chamber 3 is withdrawn as a product through an outlet 10.
Provided that the operating conditions

w> gen konstant sind, wandern während der Elektrolyse aus der Anodenkammer 1 die gebildeten Na+-Ionen in gleichbleibender Menge durch die Membran A hindurch in die Zwischenkammer 2. Ein Teil dieser in die Zwischenkammer 2 gelangenden Na'-Ionen reagiertw> are constant, during the electrolysis the Na + ions formed migrate from the anode chamber 1 in a constant amount through the membrane A into the intermediate chamber 2. Some of these Na ′ ions which enter the intermediate chamber 2 react

M mit OH--Ionen, die r.us der Kathodenkammer 3 in die Zwischenkammer 2 wandern, zu Alkalihydroxid, während die restlichen Na + -Ionen aus der Zwischenkarnmcr 2 durch die Membran B hindurch in dieM with OH - ions, which migrate to the right of the cathode chamber 3 into the intermediate chamber 2, to form alkali metal hydroxide, while the remaining Na + ions from the intermediate chamber 2 through the membrane B into the

Kathodimkammer 3 wandern und darin Alkalihydroxid bilden. So werden alle Na+ -ionen, die durch die Membran A hindurch gegangen sind, zu Alkalihydroxid umgesetzt.Kathodimkammer 3 migrate and form alkali hydroxide therein. In this way, all Na + ions that have passed through membrane A are converted to alkali hydroxide.

Das in der Zwischenkammer 2 gebildete Alkalihydroxid kann in Form einer verdünnten Lösung abgezogen oder statt dessen durch das Verbindungsrohr 9 in die Kathodenkammer 3 übergeführt werden.The alkali hydroxide formed in the intermediate chamber 2 can be drawn off in the form of a dilute solution or instead be transferred through the connecting pipe 9 into the cathode chamber 3.

Die Stromausbeute der Elektrolysezelle wird beeinflußt von den Wanderungsbedingungen der Na+ -Ionen durch die Membran A und von der Alkali-Konzentration in der Zwischenkammer 2. die in Kontakt steht mit der Membran A. nicht jedoch von der Alkali-Konzentration in der Kathodenkammer 3 und/oder den Durchgangswerten an der Membran B. Aus diesem Grund sollte eine relativ höhere Alkali-Konzentration in der Zwischenkammer 2 vermieden werden. Die Konzentrationsdifferenz der Aikalihydroxidlösung in der Zwischenkammer 2 und der Kathodenkammer 3 sollte so groß wie möglich gehalten werden, damit eine möglichst hoch konzentrierte Alkalilösung als Produktlösung durch den Auslaß 10 abgezogen werden kann.The current yield of the electrolysis cell is influenced by the migration conditions of the Na + ions through the membrane A and by the alkali concentration in the intermediate chamber 2, which is in contact with the membrane A. but not by the alkali concentration in the cathode chamber 3 and / or the passage values on the membrane B. For this reason, a relatively higher alkali concentration in the intermediate chamber 2 should be avoided. The difference in concentration of the alkali hydroxide solution in the intermediate chamber 2 and the cathode chamber 3 should be kept as large as possible so that an alkali solution which is as highly concentrated as possible can be drawn off as a product solution through the outlet 10.

Mittels Zuführung von Wasser und/oder Aikalihydroxidlösung durch den Einlaß 8 in die Zwischenkammer 2 und/oder Abzug von Produktlösung aus der Zwischenkammer 2 durch den (nicht dargestellten) Auslaß daraus und/oder das Verbindungsrohr 9 läßt sich die Konzentrationsdifferenz in gewünschter Weise regeln.By adding water and / or alkali hydroxide solution through the inlet 8 into the intermediate chamber 2 and / or withdrawal of product solution from the intermediate chamber 2 through the outlet (not shown) therefrom and / or the connecting pipe 9, the concentration difference regulate in the desired manner.

In der Zwischenkammer 2 wird das Alkalihydroxid durch Reaktion der OH Ionen, die aus der Kathodenkammer 3 durch die Membran B hindurch in die Zwischenkammer 2 gelangen, und einem Teil der Na--Ionen, die aus der Anodenkammer 1 durch die Membran A in die Zwischenkammer 2 gelangen, gebildet. In der Kathodenkammer 3 wird das Alkalihydroxid durch die an der Kathode entstehenden OH -Ionen und die durch die Membran B aus der Zwischenkammer 2 in die Kathodenkammer 3 gelangenden Na * -Ionen gebildet. Da die Membran Sauch für Wasser durchlässig ist gelangt ein gewisser Teil des Wassers aus der Zwischenkammer 2 in die Kathodenkammer 1 Diese Mengen schwanken in Abhängigkeit von der Natur und Struktur der Membran.In the intermediate chamber 2, the alkali hydroxide is converted by reaction of the OH ions that get from the cathode chamber 3 through the membrane B into the intermediate chamber 2, and some of the Na ions that come from the anode chamber 1 through the membrane A into the intermediate chamber 2 arrive, formed. In the cathode chamber 3, the alkali metal hydroxide is formed by the OH ions produced at the cathode and the Na * ions that pass through the membrane B from the intermediate chamber 2 into the cathode chamber 3. Since the membrane is also permeable to water, a certain part of the water passes from the intermediate chamber 2 into the cathode chamber 1. These quantities vary depending on the nature and structure of the membrane.

Um eine 30prozentige oder höhere Konzentration an Aikalihydroxidlösung mit einer Stromausbeute von 80% oder höher zu erzielen, empfiehlt es sich, zwischen der Zwischenkammer 2 und der Kathodenkammer 3 eine solche Ionenaustauschermembran B zu verwenden, die einen Wasserdurchlaß von 3 g/A ■ h oder weniger und einen Durchlaß für OH"-Ionen von 0,4 g/A · h oder weniger aufweist, wenn die Alkalihydroxidkonzentration in der Zwrschenkammer 2 auf 10-20 Gew.-% und die Alkalihydroxidkonzentration in der Kathodenkammer 3 auf 30 - 50 Gew.-% gehalten wird.In order to achieve a 30 percent or higher concentration of alkali hydroxide solution with a current efficiency of 80% or higher, it is advisable to use such an ion exchange membrane B between the intermediate chamber 2 and the cathode chamber 3, which has a water permeability of 3 g / Ah or less and a passage for OH "ions of 0.4 g / A · h or less when the alkali hydroxide concentration in the intermediate chamber 2 is 10-20% by weight and the alkali hydroxide concentration in the cathode chamber 3 is 30-50% by weight. % is held.

Zweckmäßig verwendet man als Membran B ein lonenausiauschermaterial mit relativ weniger hydrophil wirkenden Resten. Ais solche Reste können z. B. Carboxyl-, Phenol- oder substituierte Phenol-, Mercapto- und Phosphorsäure-Reste vorhanden sein. Als besonders günstig haben sich Ionenaustauschermembrane erwiesen, die Phenolreste als Ankergruppen aufweisen: eine solche Membran zeigt eine überlegene Wirkung mit Bezug auf geringere Durchlässigkeit für Wasser und OH--Ionen und geringeren elektrischen Widerstand im alkalischen Bereich.It is expedient to use an ion exchanging material with relatively less hydrophilic residues as membrane B. Such residues can be e.g. B. carboxyl, phenol or substituted phenol, mercapto and phosphoric acid residues may be present. Ion exchange membranes which have phenol residues as anchor groups have proven to be particularly favorable: such a membrane shows a superior effect with regard to lower permeability for water and OH ions and lower electrical resistance in the alkaline range.

Ein Beispiel für ein solches Membranmaterial ist ein Pfropf-Mischpolymerisat, dessen Hauptkette eine Polyolefinstruktur hat, die Seitenketten aus Hydroxystyrol als Hauptbestandteil aufweist, wobei diese Seitenkette!! vernetzt sind. Gegebenenfalls kann das Pfropf-Mischpolymerisat in einem gewissen Ausmaß sulfoniert sein Ein solches Phenolreste aufweisendes Membranmatej rial hat gegenüber Wasser eine vergleichsweise geringe Quellungsneigung und zeigt in wäßriger Alkalilösung einen vergleichsweise geringen elektrischen Widerstand. Ein Widerstand z. B. von 144 Ohm/cm2 in einer 26prozentigen wässerigen NaCI-Lösung kann sich aufAn example of such a membrane material is a graft copolymer whose main chain has a polyolefin structure with side chains made of hydroxystyrene as the main component, this side chain !! are networked. The graft copolymer can optionally be sulfonated to a certain extent. Such a membrane material containing phenol residues has a comparatively low tendency to swell in relation to water and shows a comparatively low electrical resistance in aqueous alkali solution. A resistor z. B. of 144 ohms / cm 2 in a 26 percent aqueous NaCl solution can arise

in nur 12 Ohm/cm2 verringern, wenn in einer 20prozentigen wässerigen NaOH-Lösung gearbeitet wird. Eine solche Eigenschaft ist äußerst vorteilhaft, da die Membran, wie im Fall der vorliegenden Erfindung, stets in einer Ätzalkalilösung benutzt wird.in only 12 Ohm / cm 2 when working in a 20 percent aqueous NaOH solution. Such a property is extremely advantageous because, as in the case of the present invention, the membrane is always used in a caustic alkali solution.

1> Die zwischen der Anoden- und der Zwischenkammer vorhandene lonenaustauschmembran muß dauerhaft gegenüber Chemikalien, insbesondert gegenüber Chlor und Säure in der Anodenkammer und gegenüber Ätzalkali sein, das in der Zwischenkammer vorherrscht.1> The one between the anode and the intermediate chamber Existing ion exchange membranes must be resistant to chemicals, in particular to chlorine and acid in the anode compartment and against caustic alkali predominating in the intermediate compartment.

Weiter muß die Membran einen höheren Stromwirkungsgrad als 80%, vorzugsweise mehr ah 85% bei einer Alkalikonzentration von 10-20% in der Zwischenkammer aufweisen.Furthermore, the membrane must have a current efficiency greater than 80%, preferably more than 85% have an alkali concentration of 10-20% in the intermediate chamber.

Als bevorzugtes, für diesen Zweck geeignetesAs the preferred one suitable for this purpose

2> Membranmaterial sind Fluor enthaltende Kunstharze zu nennen. Zum Beispiel können Polymere oder Copolymere von wenigstens einem der folgenden Monomeren verwendet werden: Äthylentetrafluorid, Propyienhexafluorid, Äthylentrifluorid-Chlorid, Äthyl-2> Membrane material are fluorine-containing synthetic resins to call. For example, polymers or copolymers of at least one of the following can be used Monomers are used: ethylene tetrafluoride, propylene hexafluoride, ethylene trifluoride chloride, ethyl

jo trifluorid, Vinylidenfluorid, α-, β-, y-Styroltrifluorid und ähnliche Stoffe. Die oben erwähnten Fluor enthaltenden Monomere können mit Olefin oder Olefinen, wie Äthylen und Propylen copolymerisiert werden. In dieses Polymer oder Copolymer können als den lonenaus-jo trifluoride, vinylidene fluoride, α-, β-, γ-styrene trifluoride and similar substances. The above-mentioned fluorine-containing monomers can be copolymerized with olefin or olefins such as ethylene and propylene. In this polymer or copolymer can be used as the ionic

Ji tausch tragende Radikale eingebaut werden z. B. Sulfon-Säure-, Schwefel-Säure-, Carboxyl-Säure- und/ oder Phenol-Reste, von denen sich ein Sulfonsäurerest als besonders günstig erwiesen hat. Der für die Einführung dieser Reste zu bevorzugende Weg ist die Polymerisation. Als ein weiteres Beispiel für ein Fluor enthaltendes Kunstharz ist ein Copolymer zu nennen, das eine zyklische Struktur aus den Struktureinheiten (A) und(B) und Pendant-Typ Sulfonsäurereste aufweist:Ji exchange-bearing radicals are incorporated z. B. Sulphonic acid, sulfuric acid, carboxylic acid and / or phenol residues, of which a sulfonic acid residue has proven to be particularly beneficial. The one for the The preferred way of introducing these residues is polymerization. As another example of a fluorine Synthetic resin containing a copolymer is to be called, which has a cyclic structure from the structural units (A) and (B) and pendant-type sulfonic acid residues:

R,R,

C-CFR2 C-CFR 2

(Y),
(R),
SO3H
(Y),
(R),
SO 3 H

-4 C XX; — CFR3J--4 C XX; - CFR 3 J-

(A)(A)

Hierin steht P. für 4O-CRtR5-C Ri- R? für Fluor- oder Perfluoralkyl-ResteHere P. stands for 4O-CRtR 5 -C Ri- R? for fluorine or perfluoroalkyl radicals

mitC-Co,
Y für einen Perfluoralkyl-Rest von
with C-Co,
Y is a perfluoroalkyl radical of

m=0,1,2 oder 3, π=O oder i,p=Ooder 1, X für Fluor, Chlor, Wasserstoff oderm = 0,1,2 or 3, π = O or i, p = Oor 1, X for fluorine, chlorine, hydrogen or

TrifiuormethyLTrifluoromethyl

Xi für X oder CF3 (CF2),, wobei g=0 oder eine ganze Zahl von 1 — 5 ist.Xi for X or CF 3 (CF 2 ) ,, where g = 0 or an integer from 1-5.

lonenaustausehmembranen, die aus einem Fluor-enthaltenden Kunstharz hergestellt sind, sind im Handel erhältlich.ion exchange membranes made from a fluorine-containing Resin-made are commercially available.

Die lonenaustauschradikale können durch chemische Reaktion mit dem Fluor enthaltenden Kunstharz in dieses eingeführt werden. Zum Beispiel können Sulfonsäurereste in ein Polymer, das Vinylidenfluorideinh"Ven enthält, durch chemische Reaktion mit diesem eingeführt werden. Als weiteres Beispiel können Sulfonsäurereste durch eine chemische Reaktion in die Benzolringe eines Fluorstyrolpolymcrs eingeführt werden. Styrolmonomere, Acrylsäuremonomere oder dergleichen werden zu entsprechenden Polymeren pfropfpolymerisiert, die dann einer Sulfonierung, Hydrolyse oder dergleichen Behandlung für die Einführung der lonenaustauschradikale unterworfen werden. Insbesondere sind SulfonLrungsprodukte des Perfluorstyrols besonders nützlich zur Herstellung von Membranen für erfindunesgemäße Dreikammprplpjfirrijycpjpjjpn The ion exchange radicals can be introduced into the fluorine-containing synthetic resin by chemical reaction with the latter. For example, sulfonic acid residues can be introduced into a polymer containing vinylidene fluoride units by chemical reaction therewith. As another example, sulfonic acid residues can be introduced into the benzene rings of a fluorostyrene polymer by a chemical reaction. then to sulfonation, hydrolysis treatment or the like for the introduction are subjected to the lonenaustauschradikale. In particular, the SulfonLrungsprodukte Perfluorstyrols particularly useful for the preparation of membranes for erfindunesgemäße Dreikammprplpjfirrijycpjpjjpn

In eine anionische lonenaustauschmembran aus dem oben erwähnten Fluor enthaltenden Kunstharz können anorganische Ionenaustauscher eingeführt werden, zu denen z. B. Zr, Bi, Ti, Ce, Sb, Sn und/oder dergleichen gehören, so daß dadurch die feste kathodische lonenkonzentration im Körper der Membran erhöht wird. Solche verbesserten Membranen können bei Einsatz für den vorliegenden Zweck den Wirkungsgrad des elektrischen Stromes um 5% oder mehr verbessern, verglichen mit solchen Membranen, die ohne diese Behandlung oder in ihrem handelsüblichen Zustand verwendet werden. Zur Anlagerung des anorganischen Austauschers an oder zur Einführung in das Innere der anodischen lonenaustauschmembran kann diese mit einer Lösung behandelt werden, die z. B. Phosphorsäure, Wolframsäure, Molybdänsäure, Säurereste dieser Verbindungen, ihre Hydroxyde und/oder Oxide enthält, wobei die Membran damit überdeckt, darin eingetaucht oder imprägniert und danach in Kontakt mit einer Lösung gebracht wird, die Zirkon-Ionen enthält oder umgekehrt. Stau dessen kann auch, falls erwünscht, ein Gelprodukt aus Zirkon-Salz einschließlich Zirkonsäure· rest, Hydroxydrest oder dergleichen hergestellt werden, um die lonenaustauschmembran damit zu überziehen oder zu imprägnieren.In an anionic ion exchange membrane from the above-mentioned fluorine-containing synthetic resin, inorganic ion exchangers can be introduced, too which z. B. Zr, Bi, Ti, Ce, Sb, Sn and / or the like belong, so that thereby the solid cathodic ion concentration in the body of the membrane is increased. Such improved membranes can be used in Use for the present purpose to improve the efficiency of the electrical current by 5% or more, compared to those membranes that were left without this treatment or in their commercial condition be used. For the addition of the inorganic exchanger to or for introduction into the interior of the anodic ion exchange membrane, this can be treated with a solution containing z. B. phosphoric acid, Contains tungstic acid, molybdic acid, acid residues of these compounds, their hydroxides and / or oxides, wherein the membrane is covered, immersed or impregnated therein and thereafter in contact with a Solution is brought that contains zirconium ions or vice versa. Jam of this can also, if desired, a Gel product made from zirconium salt including zirconic acid residue, hydroxide residue or the like, in order to coat or impregnate the ion exchange membrane with it.

Durch Verwendung der oben erwähnten, anorganischen Ionenaustauscher enthaltenden Membran aus Fluor enthaltendem Kunstharz kann der Bereich der Ätzkalikonzentration, der in der Zwischenkammer aufrecht erhalten werden muß, um einen Stromwirkungsgrad von 80% oder höher zu erzielen, wesentlich verbreitert werden. Zum Beispiel beträgt der Stromwirkungsgrad etwa 20%, wenn eine Membran aus fluor-enthaltendem Ionenaustauscherharz verwendet wird, die nicht die oben erwähnten anorganischen Ionenaustauscher enthält Durch Anwendung der vorstehend erläuterten Verbesserung auf die Membran kann die Ätzalkalikonzentration auf 28% bei überlegenem Stromwirkungsgrad erhöht werden, wobei, wie erwünscht, am Ausgang Ätzalkali hoher Konzentration abgenommen werden kann.By using the membrane containing inorganic ion exchangers mentioned above Fluorine-containing synthetic resin can control the range of caustic potash concentration in the intermediate chamber must be maintained to achieve a current efficiency of 80% or higher, is essential be widened. For example, the current efficiency is around 20% when a diaphragm is off fluorine-containing ion exchange resin used that does not contain the above-mentioned inorganic ion exchangers The above-mentioned improvement on the membrane can reduce the caustic alkali concentration to 28% with superior Current efficiency can be increased, with, as desired, at the output caustic alkali of high concentration can be removed.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden nachstehend mehrere Zahlenbeispiele gegeben.To further explain the invention, several numerical examples are given below.

Beispiel 1example 1

Es wurde eine in drei Kammern unterteilte Elektrolysezelle verwendet, in der eine Anoden-, eine Zwischen- und eine Kathodenkammer in Reihe lagen und durch jeweils eine lonenaustauschmembran voneinander getrennt waren.An electrolysis cell was used, divided into three chambers, in which an anode, an intermediate and a cathode chamber were in series and separated from each other by an ion exchange membrane were separated.

Als Membran A, die die Anoden- und Zwischenkammer trennte, wurde eine Membran verwendet, die ) nachstehend als Membran Nr. 1 erwähnt ist und ein Laminat aus fluor-enthaltendem lonenaustauscherharz und einer Siebfolie aus Äthylentetrafluoridharz war.As membrane A separating the anode and intermediate chambers, a membrane was used which is mentioned below as membrane No. 1 and which was a laminate of fluorine-containing ion exchange resin and a screen sheet of ethylene tetrafluoride resin.

Als zweite Membran B, die die Zwischen- und die Kathodenkammer trennte, wurde eine im HandelAs the second membrane B separating the intermediate and cathode chambers, one became commercially available

ίο erhältliche lonenaustauschmembran verwendet, die hier als Membran Nr. 2 erwähnt ist und Phenol-Reste oder deren Derivate trug.ίο available ion exchange membrane used that here is mentioned as membrane no. 2 and carried phenol residues or their derivatives.

Sodann wurde eine Hydrolysebehandlung einer wässerigen NaCL-Lösung in der folgenden WeiseThen, a hydrolysis treatment of a NaCl aqueous solution was carried out in the following manner

Ii ausgeführt:Ii executed:

In die Anodenkammer wurde wässerige gesättigte NaCL-Lösung und in die Zwischenkammer Wasser eingespeist. Die gesamte Menge wässeriger NaOH-Lösung, die in izr Z'A'ischcr.karrirricr im %'crlauf desAqueous saturated NaCl solution was fed into the anode chamber and water was fed into the intermediate chamber. The total amount of aqueous NaOH solution contained in the Z'A'ischcr.karrirricr in the% 'crlauf des

2n Verfahrens entstand, wurde von dieser über eine Überströmverbindung in die Kathodenkammer übertragen, deren hochkonzentrierte NaOH-Lösung aus der Kathodenkammer abgezogen wurde.
Die Ergebnisse sind in der weiter unten aufgeführten Tabelle 1 angegeben.
2n process arose, was transferred from this via an overflow connection into the cathode chamber, the highly concentrated NaOH solution of which was withdrawn from the cathode chamber.
The results are given in Table 1 below.

Das Ausmaß der Wasser- und der OH--Durchdringung an der lonenaustauschmembran B wurde nach Entfernung des Überströmrohres 9 gemessen. Hierzu wurde in die Anodenkammer eine wässerige NaCL-Lö-The extent of the water and OH penetration at the ion exchange membrane B was measured after the overflow pipe 9 had been removed. For this purpose, an aqueous NaCL solution was placed in the anode chamber.

jo sung konstanter Konzentration und in die Zwischen- und die Kathodenkammer jeweils eine wässerige NaOH-Lösung mit entsprechend konstanten Konzentrationen eingespeist. Diese Bedingungen wurden so eingestellt, daß die als Produkt entstehenden wässerigensolution of constant concentration and in the intermediate and the cathode chamber in each case an aqueous NaOH solution with correspondingly constant concentrations fed in. These conditions were adjusted so that the resulting aqueous product

j5 NaOH-Lösungen aus der Zwischen- und der Kathodenkammer Konzentrationen von etwa 19% bzw. 39% aufwiesen. Sodann wurden die entsprechenden Wassergehalte der der Kathodenkammer zugeführten und der daraus entnommenen NaOH-Lösung über eine bestimmte Zeitspanne zusammen mit dem entsprechenden Wasserverbrauch durch die Hydrolyse sowie die durch die beiden Membranen hindurchtretenden Wassermengen gemessen, wobei der entsprechende elektrische Stromverbrauch an den Membranen bestimmt wurde.j5 NaOH solutions from the intermediate and cathode chambers Had concentrations of about 19% and 39%, respectively. The corresponding water contents were then determined the NaOH solution supplied to the cathode chamber and the NaOH solution withdrawn from it via a certain Period of time together with the corresponding water consumption by the hydrolysis and by The amount of water passing through the two membranes was measured, the corresponding electrical Power consumption on the membranes was determined.

Die in der Zwischenkammer gebildete Menge an NaOH wurde berechnet aufgrund der gemessenen Mengen und Konzentrationen des der Zwischenkammer zugeführten und daraus abgeführten NaOH. Die Menge der OH--Ionen, die zur Bildung von NaOH verbraucht wurde, wurde ebenfalls berechnet. Weiter wurde die Menge der OH"-Ionen, die in die Ancdenkammer überführt wurden, berechnet aufgrund der Stromwirkungsgrade, die aus den Mengen des MaOH in der Zwischen- und der Kathodenkammer berechnet wurden. Die derart bestimmte Summe der beiden OH~-Mengen wurde als die OH~-Menge genommen, die aus der Kathodenkammer in die Zwischenkammer durch die zweite Membran B hindurch überführt worden war.The amount of NaOH formed in the intermediate chamber was calculated on the basis of the measured amounts and concentrations of the NaOH supplied to and discharged from the intermediate chamber. The amount of OH ions consumed to form NaOH was also calculated. Furthermore, the amount of OH "ions which were transferred into the ancdene chamber was calculated on the basis of the current efficiencies which were calculated from the amounts of MaOH in the intermediate and cathode chambers the amount of OH ~ taken, which had been transferred from the cathode chamber into the intermediate chamber through the second membrane B.

Tabelle 1Table 1

Anodeanode Titan/RutheniumoxydTitanium / ruthenium oxide Kathodecathode StahldrahtnetzSteel wire mesh SoleBrine 26% wässerige26% aqueous NaCL-LösungNaCL solution Bad-TemperaturBath temperature SO0CSO 0 C StromdichteCurrent density 20 A/dm?20 A / dm? Bad-SpannungBad tension 4,0 V4.0V

Fortsetzungcontinuation

NaOH-Konzentration in derNaOH concentration in the

Zwischenkammer 19%Intermediate chamber 19%

NaOH-Konzentration in derNaOH concentration in the

Kathodenkamrrer 39%Cathode Chamber 39%

Stromwirkungsgrad 82%Current efficiency 82%

Durchfluß von wässerigemFlow of aqueous

NaOH durch dasNaOH through the

Verbindungsrohr 2,09 g/Ah inConnecting tube 2.09 g / Ah in

WasserdurchtrittsmengeWater flow rate

durch Membran Nr. 2 1,34 g/A · hthrough membrane # 2 1.34 g / A · h

OH--Durchtrittsmenge durchOH - amount of penetration through

Membran Nr. 2 0,29 g/A · hMembrane No. 2 0.29 g / A · h

Beispiel 2Example 2

Eine Membran aus fluor-enthaltendem Ionenaustauscherharz wurde in eine 10%ige Lösung von ZrOC!" · 2 H-O ir! ! ν. HC! z'.vsi S'.undsn !ars" "staucht und dann herausgenommen. Die Membranoberflächen wurden mit Filterpapier abgewischt. Sodann wurde die Membran eine Stunde lang in eine 85%ige H3PO4-LO-sung getaucht, mit Süßwasser gewaschen und in einem Trockner eine Stunde lang bei 1600C getrocknet. Die erste Membran A, nachstehend als Membran Nr. 3 erwähnt, wurde als Trennwand zwischen der Anoden- und der Zwischenkammer verwendet. Die zweite Membran B war die gleiche Membran, wie im Beispiel 1 verwendet, und wurde als Trennwand zwischen der Kathoden- und der Zwischenkammer benutzt. Die übrigen elektrolytischen Bedingungen waren dieselben wie im Beispiel 1 für die Erzeugung von NaOH aus NaCL Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.A membrane made of fluorine-containing ion exchange resin was compressed into a 10% solution of ZrOC! "· 2 HO ir!! Ν. HC! Z'.vsi S'.undsn! Ars""and then taken out. The membrane surfaces were covered with filter paper wiped off. Then, the membrane the first membrane a, below was one hour immersed in a 85% H3PO4-LO-sung immersed, washed with fresh water and dried in a dryer for one hour at 160 0 C. mentioned as membrane no. 3, The second membrane B was the same membrane as used in Example 1 and was used as a partition between the cathode and intermediate chambers. The other electrolytic conditions were the same as in Example 1 for the production of NaOH from NaCl. The results are given in Table 2.

Die Durchtrittsmengen des Wassers und OH- an den Membranen wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 bestimmt.The permeation rates of water and OH- on the membranes were determined in the same manner as in Example 1 certainly.

Tabelle 2Table 2

Anodeanode

Kathodecathode

Bad-TemperaturBath temperature

StromdichteCurrent density

Bad-SpannungBad tension

NaOH-Konzentration in derNaOH concentration in the

ZwischenkammerIntermediate chamber

NaOH-Konzentration in derNaOH concentration in the

KathodenkammerCathode chamber

StromwirkungsgradCurrent efficiency

Durchfluß von wässerigemFlow of aqueous

NaOH durch dasNaOH through the

VerbindungsrohrConnecting pipe

Wasserdurchtrittsmenge anWater flow rate

der Membran Nr. 2of membrane no. 2

OH--Durchtrittsmenge anOH - penetration rate

Jer Membran Nr. 2Jer membrane No. 2

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 angeführt. Die durchtretenden Mengen von Wasser und OH- wurden in der oben erläuterten Weise bestimmt.The results are shown in Table 3. The leaking amounts of water and OH- were determined in the manner explained above.

Tabelle 3Table 3

Titan/RutheniumoxydTitanium / ruthenium oxide

StahldrahtnetzSteel wire mesh

26% wässerige26% aqueous

NaCL-LösungNaCL solution

8O0C8O 0 C

20 A/dm2 20 A / dm 2

4,2 V4.2V

25%25%

44%44%

85% so85% so

2,09 g/A · h2.09 g / A · h

l,40g/Ah1.40g / Ah

0,27 g/A ■ h0.27 g / A · h

Beispiel 3Example 3

Als erste Membran A wurde eine laminierte Membran verwendet, die hier Membran Nr. 4 genannt wird und fluor-enthaltendes Ionenaustauscherharz und eine Netzfolie aus Athylentetrafluoridharz enthielt Als zweite Membran B, die die Zwischen- und die Kathodenkammer trennte, wurde dieselbe Membran Nr. 2 wie im Beispiel i verwendet Die anderen elektrolytischen Bedingungen waren dieselben wie vorstehend für die Behandlung von NaCL beschrieben.As first membrane A, a laminated membrane was used, here called membrane Nos. 4 and fluorine-containing ion exchange resin and a mesh sheet made of Athylentetrafluoridharz contained as a second membrane B, separating the intermediate and cathode chambers, the same membrane # was. 2 as used in example i. The other electrolytic conditions were the same as described above for the treatment of NaCl.

Anodeanode BeispiExample Titan/RutheniumoxydTitanium / ruthenium oxide Kathodecathode StahldrahtnetzSteel wire mesh SoleBrine 26% wässerige26% aqueous NaCI-LösungNaCI solution Bad-TemperaturBath temperature 8O0C8O 0 C StromdichteCurrent density 20 A/dm2 20 A / dm 2 BadspannungBath voltage 3,8 V3.8V NaOH-Konzentration inNaOH concentration in der Zwischenkammerthe intermediate chamber 12%12% NaOH-Konzentration inNaOH concentration in der Kathodenkammerthe cathode chamber 31%31% StromwirkungsgradCurrent efficiency 87%87% Durchfluß von wässerigemFlow of aqueous NaOH durch dasNaOH through the VerbindungsrohrConnecting pipe 2,17 g/A ■ h2.17 g / A · h WasserdurchtrittsmengeWater flow rate an der Membran Nr. 2on membrane No. 2 1,45 g/A · h1.45 g / A · h OH- -Durchtrittsmenge anOH- penetration rate der Membran Nr. 2of membrane no. 2 0,26 g/A · h0.26 g / A · h el 4el 4

2020th

25 Als Membran A wurde die Membran Nr. 4 gemäß Beispiel 3 verwendet; als Membran B wurde Membran Nr. 2 aus dem Beispiel 1 verwendet. Es wurde eine wässerige NaCI-Lösung elektrolysiert, wobei Wasser in die Zwischenkammer eingespeist wurde. Ziemlich verdünnte NaOH-Lösung und ziemlich konzentrierte NaOH-Lösung wurden gleichzeitig aus der Zwischenbzw, der Kathodenkammer abgenommen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben. 25 as a membrane A membrane was No. 4 according to Example 3 was used. Membrane No. 2 from Example 1 was used as membrane B. An aqueous NaCl solution was electrolyzed, with water being fed into the intermediate chamber. Fairly dilute NaOH solution and fairly concentrated NaOH solution were withdrawn from the intermediate and cathode chambers, respectively. The results are given in Table 4.

Tabelle 4Table 4

Anodeanode

Kathodecathode

SoleBrine

Titan/RutheniumoxydTitanium / ruthenium oxide

StahldrahtnetzSteel wire mesh

26% wässerige26% aqueous

NaCI-LösungNaCI solution

8O0C8O 0 C

20 A/dm*20 A / dm *

3,8 V3.8V

Bad-TemperaturBath temperature

StromdichteCurrent density

BadspannungBath voltage

NaOH-Konzentration inNaOH concentration in

der Zwischenkammer 10%of the intermediate chamber 10%

NaOH-Konzentration inNaOH concentration in

der Kathodenkammer 45%the cathode chamber 45%

Stromwirkungsgrad 90%Current efficiency 90%

Aus der KathodenkammerFrom the cathode chamber

abgenommene NaOH-Menge 0,806 g/A · hAmount of NaOH taken 0.806 g / A · h

Aus der ZwischenkammerFrom the intermediate chamber

abgenommene NaOH-Menge 0,537 g/A · hAmount of NaOH removed 0.537 g / A · h

Wasserdurchtrittsmen geWater flow rate

an der Membran Nr. 4 2,11 g/A · hon membrane # 4 2.11 g / A · h

WasserdurchtrittsmengeWater flow rate

an der Membran Nr. 2 1,66 g/A - hon membrane No. 2 1.66 g / A-h

OH--DurchtrittsmengeOH - penetration rate

an der Membran Nr. 2on membrane No. 2

0,29 g/A ■ h
Vergleichsbeispiel
0.29 g / A · h
Comparative example

Es wurden gleichzeitig als erste und zweite MemhranIt was the same as the first and second Memhran

A bzw. B Membranen aus gleichem fluor-enthaltendem Ionenaustauscherharz verwendet Die anderen Elektrolysebedingungen waren dieselben wie in dem Beispiel 1. A and B membranes made of the same fluorine-containing ion exchange resin were used. The other electrolysis conditions were the same as in Example 1.

Der Kathodenkammer wurde eine wässerige 30%ige NaOH-Lösung und der Zwischenkammer eine wässerige 10%ige NaOH-Lösung zugeführt Die WasserzufuhrThe cathode chamber became an aqueous 30% NaOH solution and the intermediate chamber an aqueous one 10% NaOH solution supplied The water supply

zur Zwischenkammer und die Stromdurchgangsbedingungen winden so eingestellt, daß die Alkalikonzentration in der Kathodenkammer 30% und der elektrische Stromwirkungsgrad mehr als 80% betrug. Die Anfangsspannung war 5,0 V; nach Ablauf von einer Stunde, gerechnet vom Beginn der Elektrolyse, stieg die angelegte Spannung allmählich an. Es wurde festgestellt, daß sich Gase im Verbindungsrohr 9 sammelten, das die Zwischen- und die Kathodenkammer verband. Bei weiterem Anstieg der Spannung stieg die Temperatur in der Zwischenkammer plötzlich und merklich an, bis dieto the intermediate chamber and the flow conditions are adjusted so that the alkali concentration in the cathode chamber was 30% and the electric current efficiency was more than 80%. The initial voltage was 5.0 V; after one hour, counting from the beginning of the electrolysis, the applied voltage gradually increased. It was determined, that gases collected in the connecting pipe 9 which connected the intermediate and cathode chambers. at As the voltage increased further, the temperature in the intermediate chamber rose suddenly and noticeably until the

Badflüssigkeit /u sieden anfing. Unter diesen Betriebsbedingungen wurde eine weitere Fortsetzung der Elektrolyse unmöglicn.Bath liquid / u began to boil. Further continuation of the electrolysis became impossible under these operating conditions.

Durch Durchtrittsmengen des Wassers bzw. OH-wurden an der Membran B in derselben Weise wie vorstehend beschrieben bestimmt und betrugen 3,53 g/A · h bzw. 0,21 g/A · h.The permeation rates of water and OH- were determined on the membrane B in the same manner as described above, and were 3.53 g / A · h and 0.21 g / A · h, respectively.

Aus diesen Ergebnissen konnte geschlossen werden, daß als 2. Membran fldie erfindungsgemäß eingesetzte, Phenolradikale tragende Membran für den beschriebenen Zweck besser geeignet ist.From these results it could be concluded that the second membrane used according to the invention Membrane carrying phenol radicals is more suitable for the purpose described.

Hierzu I Blatt ZeichnungenFor this purpose I sheet drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Dreikammerelektrolysezelle mit Ionenaustauschermembran als Diaphragma, dadurch gekennzeichnet, daß1. Three-chamber electrolysis cell with ion exchange membrane as a diaphragm, characterized in that zwischen der Anodenkammer (1) und der Zwischenkammer (2) eine Membran (A) aus einem fluor-enthaltenden Ionenaustauscherharz, die widerstandsfähig ist gegenüber gasförmigem Chlor und kaustischem Alkali und einen Stromwirkungsgrad von mehr als 80%, undbetween the anode chamber (1) and the intermediate chamber (2) a membrane (A) made of a fluorine-containing ion exchange resin, which is resistant to gaseous chlorine and caustic alkali and a current efficiency of more than 80%, and zwischen der Zwischenkammer (2) und der Kathodenkammer (3) eine Membran (B) aus als hauptsächliche Ionenaustauscherreste phenolische Ankergruppen aufweisendem Austauscherharz, die beständig ist gegenüber wäßriger Alkalihydroxydlösung, einen niedrigen elektrischen Widerstand in wäßriger Alkalihydroxydlösung und eine selektive Penetration für Al^aliionen sowie eine mäßige Penetration für WasseF und Hydroxylionen hat, angeordnet sind, und daßbetween the intermediate chamber (2) and the cathode chamber (3) a membrane (B) made of exchange resin containing phenolic anchor groups as the main ion exchange residues, which is resistant to aqueous alkali hydroxide solution, low electrical resistance in aqueous alkali hydroxide solution and selective penetration for Al ^ aliionen as well as a has moderate penetration for water and hydroxyl ions, and that zusätzlich zu Einlaß (S) für gesättigte Salzlösung und Auslaß (7) für verdünnte Salzlösung in der Anodenkammer (1) sowie Auslaß (10) für den Produktstrom an der Kathodenkammer (3) die Zwischen kammer (2) mit einem Auslaß für verdünnte Produktlösung ausgebildet istin addition to inlet (S) for saturated saline and Outlet (7) for dilute saline solution in the anode chamber (1) and outlet (10) for the Product flow to the cathode chamber (3), the intermediate chamber (2) is formed with an outlet for dilute product solution 2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß aus der Zwischenkammer (?x als in die Kathodenkammer (3) führendes Verbindungsrohr (9) ausgebildet ist.2. Electrolysis cell according to claim 1, characterized in that the outlet from the intermediate chamber (? X is designed as a connecting pipe (9) leading into the cathode chamber (3). 3. Elektrolysezelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammer (2) mit einem Einlaß (8) für Wj^ser oder verdünnte Alkylihydroxydlösung ausgebildet ist.3. Electrolytic cell according to claim 1 or 2, characterized in that the intermediate chamber (2) is designed with an inlet (8) for water or dilute alkyl hydroxide solution. 4. Elektrolysezelle nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (A) neben dem fluor-enthaltenden Ionenaustauscherharz anorganischen Ionenaustauscher enthält4. Electrolysis cell according to claim 1 to 3, characterized in that the membrane (A) contains inorganic ion exchangers in addition to the fluorine-containing ion exchange resin 5. Elektrolysezelle nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionenaustauscherharz der Membran (A) als hauptsächliche Ankergruppen Sulfonsäurereste enthält.5. Electrolysis cell according to claim 1 to 4, characterized in that the ion exchange resin of the membrane (A) contains sulfonic acid residues as the main anchor groups. 6. Elektrolysezelle nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (A) ein Ionenaustauscherharz cyclischer Struktur aus dtn nachstehenden Struktureinheiten (i) und (ii) enthält:6. Electrolysis cell according to claim 1 to 5, characterized in that the membrane (A) contains an ion exchange resin cyclic structure from the following structural units (i) and (ii):
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